2024-11-30
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編者按:習(xí)近平總書(shū)記指出,“科學(xué)普及是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎(chǔ)性工作?!睘橹Ω咚娇萍甲粤⒆詮?qiáng),中國(guó)科協(xié)科普部聯(lián)合光明網(wǎng)推出“院士高端科普”欄目,邀請(qǐng)各領(lǐng)域院士就我國(guó)當(dāng)下熱點(diǎn)科技問(wèn)題給予權(quán)威解答,服務(wù)引導(dǎo)更多科技工作者提升科研科普能力,促進(jìn)全民科學(xué)素質(zhì)提升,為科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)貢獻(xiàn)科普力量。
中國(guó)空間站工程巡天望遠(yuǎn)鏡(CSST)是大型空間天文望遠(yuǎn)鏡,口徑2米,兼具大視場(chǎng),多波段和高像質(zhì)的優(yōu)異性能,并具備在軌維修升級(jí)的能力。CSST以大規(guī)模天文巡天為主任務(wù),有望在宇宙學(xué)、星系、銀河系、恒星以及行星等多個(gè)天體物理領(lǐng)域取得重大科學(xué)發(fā)現(xiàn),其產(chǎn)生的數(shù)十PB數(shù)據(jù)也將為天文計(jì)算交叉學(xué)科領(lǐng)域帶來(lái)挑戰(zhàn)和機(jī)遇,我們將迎來(lái)太空巡天的黃金時(shí)代。
空間望遠(yuǎn)鏡有著地面望遠(yuǎn)鏡無(wú)法媲美的觀測(cè)優(yōu)勢(shì),非常適合于天文學(xué)研究。美國(guó)的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡是一臺(tái)通用型望遠(yuǎn)鏡,而中國(guó)空間站望遠(yuǎn)鏡是一臺(tái)巡天望遠(yuǎn)鏡。那么,我國(guó)為什么要研制一臺(tái)空間巡天望遠(yuǎn)鏡呢?
天文觀測(cè)可以分為兩類:普查和精測(cè),兩者互為補(bǔ)充,巡天就是對(duì)宇宙天體進(jìn)行普查。20世紀(jì)70年代以前,天文學(xué)的重點(diǎn)是恒星物理的精測(cè)研究,主要用4~5米級(jí)口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡開(kāi)展天體的光譜觀測(cè)。20世紀(jì)下半葉,天文研究的戰(zhàn)略方向開(kāi)始發(fā)生轉(zhuǎn)移。類星體、宇宙微波背景輻射、宇宙大尺度結(jié)構(gòu)及暗物質(zhì)和暗能量等重大發(fā)現(xiàn)對(duì)巡天觀測(cè)提出科學(xué)需求。
另一方面,近幾十年來(lái)探測(cè)器、大數(shù)據(jù)、高速網(wǎng)絡(luò)、高速計(jì)算機(jī)技術(shù)、光纖技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)、空間技術(shù)等革命性的技術(shù)進(jìn)步為光學(xué)大巡天準(zhǔn)備了條件。
目前世界范圍內(nèi)有三大空間巡天計(jì)劃:美國(guó)的WFIRST,歐洲的EUCLID,以及中國(guó)空間站巡天望遠(yuǎn)鏡CSST。其中,中國(guó)空間巡天望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量、巡天面積、波段數(shù)量、極限星等、光譜等性能是世界一流的。
我認(rèn)為,CSST的巡天數(shù)據(jù)圖像不應(yīng)當(dāng)鎖在象牙塔,只供天文學(xué)家研究,應(yīng)當(dāng)向全社會(huì)公開(kāi),要讓公眾參與,了解宇宙。社會(huì)公眾從單純地“觀看”宇宙到“參與”對(duì)宇宙的研究,是對(duì)公眾進(jìn)行科學(xué)宇宙觀教育的最好方式,同時(shí)也可以推動(dòng)公眾科學(xué)素質(zhì)提高。
當(dāng)前已經(jīng)進(jìn)入太空巡天的黃金時(shí)代,科學(xué)家需要大樣本的天文學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)研究宇宙的起源和演化,而CSST看宇宙的分辨率是0.1角秒,相當(dāng)于看見(jiàn)2公里遠(yuǎn)的小米,清晰度比肉眼高2000倍,它的靈敏度可以觀測(cè)26~27等星,比肉眼靈敏1億倍。
同時(shí),計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字化也讓處理海量數(shù)據(jù)變得更加容易。上世紀(jì)80年代,購(gòu)買(mǎi)300MB的存儲(chǔ)器就要花3000美元,今天1TB的存儲(chǔ)器只要幾十美元。
根據(jù)測(cè)算,CSST每天觀測(cè)300次,將產(chǎn)生海量的科學(xué)數(shù)據(jù),要處理的圖像超過(guò)7.2萬(wàn)幅,但是在技術(shù)發(fā)展的“加持”下,存儲(chǔ)器已經(jīng)不是一件難事。
CSST目前已經(jīng)占有“天時(shí)地利”,只缺“人和”,需要數(shù)以萬(wàn)計(jì)的科學(xué)家來(lái)處理海量科學(xué)數(shù)據(jù)。
隨著同一視場(chǎng)多種顏色以及不同時(shí)間觀測(cè)到的圖像越來(lái)越多,需要同時(shí)處理同一視場(chǎng)的各次曝光的圖像,如尋找小行星,發(fā)現(xiàn)超新星、超高速星,合成彩色圖像等。但現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)天文工作者還不多,而人在處理科學(xué)數(shù)據(jù)中有著不可替代的重要作用。
因此,我呼吁發(fā)動(dòng)全社會(huì)參與CSST圖像資源開(kāi)發(fā)。社會(huì)中有中學(xué)生和社會(huì)天文愛(ài)好者兩類豐富的資源,可以充分利用。例如美國(guó)天文學(xué)家米爾頓·赫馬森,他原本是天文臺(tái)看門(mén)人,但通過(guò)自己的努力,成為了哈勃的首席助理和觀星師,這充分證明社會(huì)天文愛(ài)好者也是“臥虎藏龍”。
事實(shí)上,公眾參與天文學(xué)研究,也不是什么新鮮事。由國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心基于真實(shí)天文科學(xué)數(shù)據(jù)策劃并實(shí)施的“引力透鏡搜尋公眾科學(xué)項(xiàng)目”正式啟動(dòng),中學(xué)生、天文愛(ài)好者都可勝任。在國(guó)際上,Galaxy Zoo公民科學(xué)項(xiàng)目也一直進(jìn)行,并有了很多有趣的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。
CSST有兩部分工作,一部分需要艱深的知識(shí),還有一部分靠人眼發(fā)現(xiàn)很多有價(jià)值的天體。CSST獲得的海量天文圖像是巨大的科學(xué)寶庫(kù),人眼觀察天文圖片的作用是計(jì)算機(jī)圖像處理所不能替代的,發(fā)動(dòng)全社會(huì)參與CSST圖像資源開(kāi)發(fā)是開(kāi)展全社會(huì)宇宙觀教育的偉大工程。
為了鼓勵(lì)公眾積極參與,我認(rèn)為公眾的發(fā)現(xiàn)也可以出版圖書(shū)、發(fā)表論文。在目前的條件下,可以準(zhǔn)備專用的交互式目視天文圖像處理軟件,自動(dòng)生成統(tǒng)一格式成果上報(bào)報(bào)告,同時(shí)開(kāi)展培訓(xùn)進(jìn)行網(wǎng)上教程,每年舉行一次成果交流會(huì)。
我希望這項(xiàng)工作可以逐步推進(jìn),如果做成了,將提升全民科學(xué)素質(zhì)。這是一項(xiàng)至少歷時(shí)10年的偉大科學(xué)工程、偉大科普工程和偉大人才工程。
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中央農(nóng)辦秘書(shū)局 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部新聞辦公室指導(dǎo)、新聞宣傳官方平臺(tái)(權(quán)威 及時(shí) 聚焦)發(fā)布信息資訊、報(bào)道新聞要?jiǎng)?wù) 解讀政策舉措、回應(yīng)熱點(diǎn)關(guān)切 聯(lián)播各地動(dòng)態(tài)、宣傳經(jīng)驗(yàn)做法
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